CN110938775A

CN110938775A - 一种高强度铸钢及其制造方法

Info

Publication number: CN110938775A
Application number: CN201911341076.XA
Authority: CN
Inventors: 杨元恭; 蒋孝军
Original assignee: Quanzhou Hengtong Machinery Accessories Co Ltd
Current assignee: Quanzhou Hengtong Machinery Accessories Co Ltd
Priority date: 2019-12-23
Filing date: 2019-12-23
Publication date: 2020-03-31

Abstract

本发明公开了一种高强度铸钢，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.35～0.40%、硅0.35～0.6%、锰1.2～1.4%、铬0.4～0.6%、磷≤0.035%、硫≤0.035%、铝0.03～0.08%、钛0.02～0.06%，本发明的铸钢材料中添加了铝、铬和钛合金元素，使钢材具有良好强度、韧性及力学性能；本发明的生产工艺具有独特的热处理工艺，生产效率高、节能环保，经济效益好，适合于大规模生产，具有良好的推广价值。

Description

一种高强度铸钢及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种合金钢及其制造方法，特别涉及一种超高强度铸钢的制造方法。

背景技术

汽车的金属配套零件，不仅在结构强度与功能上有较高的要求，同时在机械加工上同样重要，这样的要求不仅是满足汽车使用上的基本条件，同时也是安全可靠延长使用寿命的保障。

现有技术中，生产汽车配件的钢材为普通的中低含量合金钢，因这些汽车金属配件在使用功能上一般是频繁的运动部件，磨损率很高，更换频繁，增加了维护成本；寻找到一种提高硬度和耐磨性能，同时零件表面耐热性能高的中低含量的合金钢就显的非常重要。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种超高强度铸钢的制造方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种高强度铸钢，其特征在于，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.35～0.40%、硅0.35～0.6%、锰1.2～1.4%、铬0.4～0.6%、磷≤0.035%、硫≤0.035%、铝0.03～0.08%、钛0.02～0.06%；

所述的高强度铸钢的制造方法，包括以下步骤：

（1）将废钢、锰铁、铝线、生铁、铬铁、钛铁投入中频电炉中熔炼，熔炼温度为1600～1650℃，熔炼钢水达到炉膛容量的80～90%；

（2）钢水除渣：对步骤（1）的钢液进行除渣，除渣剂的使用量为步骤（1）钢液重量的0.1%～0.3%，用手工撒布于钢液表面并尽量抛洒均匀，用工具在炉内钢液表面稍加搅动后，除渣剂在钢液表面快速均匀膨胀的同时，并急速结膜，与炉渣聚合粘合在一起，集聚成与金属溶液容易分离的渣壳，然后用工具挑出；

（3）钢水脱氧：钢液中***纯铝铝线进行炉内脱氧，使用量为钢液量的0.1%，钢液中的氧与铝形成Al2O3并上浮排出；

（4）炉前成分化验：炉前用样杯在炉内钢液取样，冷却后取出，并用砂轮机手工磨制光谱样品，采用金属材料光谱分析仪进行成分化验，单个样品应光谱激发分析三次，分析软件自动统计取平均值；

（5）成分调整：根据炉前化验结果调整成分；

（6）出钢脱氧；先烘烤浇包，出钢待浇包注满1/3浇包容量时，投入0.9～1.2kg/吨钢液的铝线进行钢液终脱氧，钢包注满后，钢液表面均匀抛撒一层除渣剂覆盖表面。

进一步地，本发明所述除渣剂的成分重量比：氧化硅70～75.2%，氧化铝12.1～15.9%、氧化铁0.5～1.9%、氧化钠1.2～3.22%、氧化钾1.9～3.84%、氧化钙0.9～1.48%、氧化镁0.47～1.46%。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明注重钢水残留铝含量0.03%～0.08%，AL作为铸钢生产过程中常用的强脱氧剂，钢水脱氧剂Al加入后，除了对钢水脱氧净化之外，残留部分与钢液中的N结合形成AlN，此化合物有助于钢水凝固早期形成结晶晶核，起到细化晶粒作用。但是残留铝含量不宜过高，残留铝过多将形成过多AlN化合物，在钢液凝固过程中从晶粒晶界析出，影响钢材的机械性能，容易形成脆性断裂，因此严格规定了残留铝含量上限为0.08%。

2、本发明加入Cr含量0.4～0.6%，控制在这个百分比含量的Cr能适当增强钢的淬透性，并能提高材料基体的强度与硬度等机械性能。

3、本发明加入Ti含量0.02～0.06%，Ti在钢水冶炼阶段和凝固阶段，可加强钢液脱氧作用，并在钢液凝固阶段形成TiC和TiN，从而细化结晶晶粒，Ti还能在提高钢的高温强度，我们生产的工程机械零部件在装机后某些施工工况中，会由于摩擦挤压或长时间行走等工况导致零部件发热高温，Ti的加入则能起到提高基体材料的高温强度作用。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。

一种高强度铸钢，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.35～0.40%、硅0.35～0.6%、锰1.2～1.4%、铬0.4～0.6%、磷≤0.035%、硫≤0.035%、铝0.03～0.08%、钛0.02～0.06%。

所述的高强度铸钢的制造方法，包括以下步骤：

（2）钢水除渣：对步骤（1）的钢液进行除渣，除渣剂的使用量为步骤（1）钢液重量的0.1%～0.3%，用手工撒布于钢液表面并尽量抛洒均匀，用工具在炉内钢液表面稍加搅动后，除渣剂在钢液表面快速均匀膨胀的同时，并急速结膜，与炉渣聚合粘合在一起，集聚成与金属溶液容易分离的渣壳，然后用工具挑出，从而达到钢水除渣的目的；

（3）钢水脱氧：钢液中***纯铝铝线进行炉内脱氧，使用量为钢液量的0.1%，钢液中的氧与铝形成Al2O3并上浮排出，其原因是，Al2O3与钢液的润湿性差和相间张力大（2N/m），由于钢液的的翻滚搅动，使脱氧化合产物因碰撞而聚合长大，同时钢液的翻滚与熔渣剧烈运动，也促使脱氧化合产物被熔渣捕获或粘附于包衬表面，从而达到钢液脱氧的目的；

（4）炉前成分化验：炉前用样杯在炉内钢液取样，冷却后取出，并用砂轮机手工磨制光谱样品，采用金属材料光谱分析仪进行成分化验，单个样品应光谱激发分析三次，分析软件自动统计取平均值，此为炉前化验结果，作为后续调整成分的基础；

（5）成分调整：根据炉前化验结果调整成分。成分计算方法：比如经过炉前化验Mn含量为0.8%，标准含量为1.2～1.4%，取目标值为均值1.3%，则钢水须增加1.3%～0.8%=0.5%的含锰量，已知锰铁的含Mn量为60%，则1吨钢水须增加加入的锰铁重量为：1000x0.5% / 60%=8.33Kg，其它成分均安相同方法计算；

（6）出钢脱氧；先烘烤浇包，出钢待浇包注满1/3浇包容量时，投入0.9～1.2kg/吨钢液的铝线进行钢液终脱氧，钢包注满后，钢液表面均匀抛撒一层除渣剂覆盖表面，起到继续除渣以及隔离炉内钢水与空气接触达到防止再次氧化的作用；

（7）浇注型腔铸造产品。浇注时用适当工具在浇包口挡渣，防止钢液表面熔渣和漂浮熔渣流入铸件型腔。

除渣剂的成分重量比：氧化硅70～75.2%，氧化铝12.1～15.9%、氧化铁0.5～1.9%、氧化钠1.2～3.22%、氧化钾1.9～3.84%、氧化钙0.9～1.48%、氧化镁0.47～1.46%。

机械性能，根据《JB/T5000.06～2007重型机械通用技术条件铸钢件》标准，制作机械性能拉伸试棒，进行材料抗拉强度试验。

机械性能测试各项数据均高于同行业其它同类材料

我司用以上元素配比的材料生产的驱动轮、引导轮等铸钢件产品，机械性能，耐磨性等指标均有大幅提升，拥有高于同行其他产品的使用寿命。

上述实施例仅为本发明的优选实施方式，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种高强度铸钢，其特征在于，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.35～0.40%、硅0.35～0.6%、锰1.2～1.4%、铬0.4～0.6%、磷≤0.035%、硫≤0.035%、铝0.03～0.08%、钛0.02～0.06%；

所述的高强度铸钢的制造方法，包括以下步骤：

（5）成分调整：根据炉前化验结果调整成分；

（6）出钢脱氧；先烘烤浇包，出钢待浇包注满1/3浇包容量时，投入0.9～1.2kg/吨钢液的铝线进行钢液终脱氧，钢包注满后，钢液表面均匀抛撒一层除渣剂覆盖表面；

（7）浇注型腔铸造产品。

2.根据权利要求1所述一种高强度铸钢，其特征在于：所述除渣剂的成分重量比：氧化硅70～75.2%，氧化铝12.1～15.9%、氧化铁0.5～1.9%、氧化钠1.2～3.22%、氧化钾1.9～3.84%、氧化钙0.9～1.48%、氧化镁0.47～1.46%。